將鉻渣全部轉化為輕質碳酸鎂和鐵精礦粉的綜合利用方法

2023-05-14 21:49:56 1

專利名稱：將鉻渣全部轉化為輕質碳酸鎂和鐵精礦粉的綜合利用方法
技術領域：
本發明屬於鉻渣的治理與綜合利用技術，特別涉及一種將鉻渣全部轉化為輕質碳酸鎂產品和鐵精礦粉產品的綜合利用方法。
背景技術：
鉻鹽工業是無機鹽工業的一個重要分支，是國民經濟不可缺少的一門化工原料行業。由於傳統鉻鹽工業所排放的大量鉻渣對環境造成嚴重汙染，很大程度上制約了鉻鹽工業的發展。目前我國已積存的鉻渣有300萬噸左右，並仍以每年20萬噸的速度遞增，造成資源的極大浪費和環境的嚴重汙染。目前國內外對鉻渣的治理方法主要以固化法處理為主，固化法(參見黎小華，《重慶環境科學》1989.7)是指以物理或化學的方法將鉻渣固定在固體為基質的最終產物中，目前一般有熔融固化法和水泥固化法。熔融固化法主要有將鉻渣作為玻璃著色劑，鈣鎂磷肥，鑄石、煉鐵溶劑、人造骨料、制鐵鉻合金、鉻渣棉、瓷料等，熔融固化法既消除了汙染又進行了綜合利用，缺點是能耗大，成本高。水泥固化法是將鉻渣粉碎加入一定量的無機酸或硫酸亞鐵等，隨著水泥的凝結固化將鉻渣的有害組分封固起來而不被溶出，達到高度穩定和無害的目的。該法消耗大量水泥，動力消耗大，經濟效益較差。由於傳統工藝自身原因，即鉻渣量大、渣中鉻含量高、鉻渣組成複雜，而使得鉻渣處理成本過高，難以工業化實施。
本申請人於1998年申請了《鉻酸鈉的清潔生產方法》專利，中國專利號98100556。由於其專利具有先進的工藝，產生的鉻渣不僅數量少(僅為傳統渣量的1/4)、渣中鉻含量低(總鉻含量＜1％)，而且鉻渣組成簡單，主要成分為Mg、Fe及少量Al、Si、Cr的化合物。其中鎂以Mg(OH)2的形式存在，具有很大的反應活性，易與CO2反應生成可溶解的Mg(HCO3)2而被提取出來，如何進一步將其充分治理及綜合利用是本發明的任務，這是與中國專利98100556《鉻酸鈉的清潔生產方法》的繼續申請。

發明內容
本發明的目的是將已有的鉻渣治理及綜合利用技術的不足加以克服，把對環境造成極大危害的鉻渣被全部轉化為輕質碳酸鎂和鐵精礦粉，與中國專利98100556、發明名稱《鉻酸鈉的清潔生產方法》的專利工藝相銜接，實現了鉻鹽工業的清潔生產，達到了鉻鹽生產的無渣排放，具有良好的社會效益，從而提供一種成本低、工藝簡單的將鉻渣全部轉化為輕質碳酸鎂產品和鐵精礦粉產品的綜合利用方法。
本發明採用加壓碳化浸取鉻渣，碳化後的鉻渣漿料過濾分離得到Mg(HCO3)2水溶液和鐵精礦濾餅；Mg(HCO3)2水溶液進入熱解塔，通入蒸汽，在95～105℃條件下分解10～40分鐘得到輕質碳酸鎂漿料；輕質碳酸鎂漿料經過濾、洗滌、乾燥、粉碎、分級得到輕質碳酸鎂成品。本方法所得輕質碳酸鎂產品達到國家標準特級品要求。鐵精礦濾餅經過乾燥、粉碎後得到鐵精礦粉，本工藝所得鐵精礦粉的Fe2O3含量達到50％，MgO含量低於4％，可以用作水泥行業鐵組份添加劑或煉鐵原料。
本發明提供的將鉻渣全部轉化為輕質碳酸鎂產品和鐵精礦粉產品的治理與綜合利用的方法之一，包括以下步驟(1)漿化配料將鉻渣在水相中混合配料、打漿；其中液固比為鉻渣∶水＝1∶10～1∶30，配成鉻渣漿料備用；包括中國專利號98100556，《鉻酸鈉的清潔生產方法》專利所產生的鉻渣；其中配料過程中使用的水為本工藝過程中產生的重鎂水熱解母液及輕質碳酸鎂洗水，第一次使用的水為普通水，以後循環用水也為普通水，當循環用水超過規定量則排除多餘部分；(2)溼法解毒將步驟(1)配成的鉻渣漿料中加入FeSO4·7H2O，其中FeSO4·7H2O的加入量為鉻渣量(幹渣重)的1～5％，在15-50℃下反應5-30分鐘；其反應方程式為
(3)碳化提鎂將步驟(2)解毒後的鉻渣漿料打入高壓反應設備中，通入CO2至CO2分壓為0.5～10atm；以0-1000rpm的速度攪拌，碳化反應溫度在15～50℃，反應時間為0.5～4小時；碳化反應方程式將碳化反應後得到的漿料通過壓濾機壓濾得到鐵精礦濾餅和碳酸氫鎂水溶液，將鐵精礦濾餅在100-200℃下乾燥1-4小時、按要求粉碎得到鐵精礦粉；壓濾得到的重鎂水進入下一工段；(4)加熱分解將步驟(3)得到的碳酸氫鎂溶液打入熱解塔，並通入蒸汽加熱，在95～105℃下加熱分解10～60分鐘，分解為輕質碳酸鎂漿料和二氧化碳；反應如下(5)洗滌、乾燥、粉碎、分級將步驟(4)熱分解所得到的碳酸鎂漿料，通過常規離心分離得到碳酸鎂濾餅，用去離子水洗滌碳酸鎂濾餅至濾餅中的雜質達到要求或低於要求標準為止；洗滌後的碳酸鎂濾餅再在120～200℃條件下，乾燥0.5～4小時，或再將乾燥後的碳酸鎂按出廠要求粉碎、分級即得輕質碳酸鎂成品。
本發明的一種將鉻渣全部轉化為輕質碳酸鎂和鐵精礦粉的治理與綜合利用方法，包括以下步驟(1)漿化配料將中國專利號98100556，《鉻酸鈉的清潔生產方法》專利所產生的重鎂水熱解母液及輕質碳酸鎂洗水，與本工段產生的重鎂水熱解母液及輕質碳酸鎂洗水(第一次用普通工業用水，以後循環水量不夠添加普通工業用水，當循環用水超過規定量則排除多餘部分)計量、混合配料、打漿，液固比為鉻渣∶水＝1∶10～1∶30(漿料中所含鉻渣乾重∶水重)，配成鉻渣漿料備用；(2)碳化提鎂將步驟(1)得到的鉻渣漿料打入高壓反應設備中，通入CO2至CO2分壓為0.5～10atm；以0-1000rpm的速度攪拌，碳化反應溫度在15～50℃，反應時間為0.5～4小時；碳化反應方程式將碳化反應後得到的漿料通過壓濾機壓濾得到鐵精礦濾餅和碳酸氫鎂水溶液，將鐵精礦濾餅在100-200℃下乾燥1-4小時，按要求粉碎得到鐵精礦粉；壓濾得到的重鎂水進入下一工段；(3)溼法解毒在步驟(2)得到的重鎂水中加入可溶性鉛鹽或鋇鹽，加入量與重鎂水中鉻的當量比為1∶1，反應溫度在15～50℃下加熱反應5～30分鐘，以50-1000rpm的速度攪拌，其反應方程式為
或然後將反應後的料液過濾，得到鉻酸鉛或鉻酸鋇的沉澱和得到的濾液為碳酸氫鎂溶液；鉻酸鉛或鉻酸鋇的沉澱經水洗滌、烘乾後得到鉻酸鉛或鉻酸鋇產品；(4)加熱分解將步驟(3)得到的碳酸氫鎂溶液打入熱解塔，並通入蒸汽加熱，在95～105℃下加熱分解10～60分鐘，反應如下
分解為輕質碳酸鎂漿料和二氧化碳；(5)洗滌、乾燥、粉碎、分級將步驟(4)熱分解所得到的碳酸鎂漿料，通過常規離心分離得到碳酸鎂濾餅，用去離子水洗滌碳酸鎂濾餅至濾餅中的雜質達到要求或低於要求標準，然後再在120～200℃條件下，乾燥0.5～4小時至碳酸鎂的水分符合要求，再將乾燥後的碳酸鎂按出廠要求粉碎、分級即得輕質碳酸鎂成品。
所述的可溶性鉛鹽或鋇鹽包括Pb(NO3)2、Pb(AC)2、Ba(NO3)2或BaCl2。
本發明的優點在於(1)反應在中性介質中進行，設備腐蝕程度小；(2)工藝、設備簡單，工業實施方便；(3)由於本發明是與中國專利98100556、發明名稱《鉻酸鈉的清潔生產方法》的專利工藝相銜接，實現了鉻鹽工業的清潔生產，達到了鉻鹽生產的無渣排放，得到高附加值的輕質碳酸鎂和鐵精礦粉，使得本發明與其它鉻渣處理工藝相比具有較好的經濟效益和社會效益。
表4

實施例8和比較例C8由異氰酸酯封端的預聚物製備兩種胺擴鏈鑄塑彈性體，其中該預聚物通過過量的Mondur TDS與二醇共混物反應製備。在實施例8中，二醇共混物由ACCLAIMTM4200聚氧化亞丙基二醇和二乙二醇組成。在比較例C8中，共混物由大約4025Da分子量、普通的鹼催化聚氧化亞丙基二醇和二乙二醇組成。兩種共混物都具有平均分子量大約2450Da。彈性體使用MCDEA作為擴鏈劑在105的指數下製備。預聚物NCO含量和鑄塑彈性體性能列於下面的表5中。
權利要求
1.一種將鉻渣全部轉化為輕質碳酸鎂和鐵精礦粉的治理與綜合利用方法，其特徵是，包括以下步驟(1)漿化配料將鉻渣在水相中混合配料、打漿；其中液固比為鉻渣∶水＝1∶10～1∶30，配成鉻渣漿料備用；(2)溼法解毒將步驟(1)配成的鉻渣漿料中加入FeSO4·7H2O，其中FeSO4·7H2O的加入量為鉻渣量(幹渣重)的1～5％，在15-50℃下反應5-30分鐘；(3)碳化提鎂將步驟(2)解毒後的鉻渣漿料打入高壓反應設備中，通入CO2至CO2分壓為0.5～10atm；以0-1000rpm的速度攪拌，碳化反應溫度在15～50℃，反應時間為0.5～4小時；將碳化反應後得到的漿料通過壓濾機壓濾得到鐵精礦濾餅和碳酸氫鎂水溶液，將鐵精礦濾餅在100-200℃下乾燥1-4小時、按要求粉碎得到鐵精礦粉；壓濾得到的重鎂水進入下一工段；(4)加熱分解將步驟(3)得到的碳酸氫鎂溶液打入熱解塔，並通入蒸汽加熱，在95～105℃下加熱分解10～60分鐘，分解為輕質碳酸鎂漿料和二氧化碳；(5)洗滌、乾燥、粉碎、分級將步驟(4)熱分解所得到的碳酸鎂漿料，通過常規離心分離得到碳酸鎂濾餅，用去離子水洗滌碳酸鎂濾餅至濾餅中的雜質達到要求或低於要求標準為止；洗滌後的碳酸鎂濾餅再在120～200℃條件下，乾燥0.5～4小時，或再將乾燥後的碳酸鎂按出廠要求粉碎、分級即得輕質碳酸鎂成品。
2.一種將鉻渣全部轉化為輕質碳酸鎂和鐵精礦粉的治理與綜合利用方法，其特徵是，包括以下步驟(1)漿化配料將鉻渣在水相中混合配料、打漿，液固比為鉻渣∶水＝1∶10～1∶30，配成鉻渣漿料備用；(2)碳化提鎂將步驟(1)得到的鉻渣漿料打入高壓反應設備中，通入CO2至CO2分壓為0.5～10atm；以0-1000rpm的速度攪拌，碳化反應溫度在15～50℃，反應時間為0.5～4小時；將碳化反應後得到的漿料通過壓濾機壓濾得到鐵精礦濾餅和碳酸氫鎂水溶液，將鐵精礦濾餅在100-200℃下乾燥1-4小時，按要求粉碎得到鐵精礦粉；壓濾得到的重鎂水進入下一工段；(3)溼法解毒在步驟(2)得到的重鎂水中加入可溶性鉛鹽或鋇鹽，加入量與重鎂水中鉻的當量比為1∶1，反應溫度在15～50℃下加熱反應5～30分鐘，以50-1000rpm的速度攪拌，然後將反應後的料液過濾，得到鉻酸鉛或鉻酸鋇的沉澱和得到的濾液為碳酸氫鎂溶液；鉻酸鉛或鉻酸鋇的沉澱經水洗滌、烘乾後得到鉻酸鉛或鉻酸鋇產品；(4)加熱分解將步驟(3)得到的碳酸氫鎂溶液打入熱解塔，並通入蒸汽加熱，在95～105℃下加熱分解10～60分鐘，分解為輕質碳酸鎂漿料和二氧化碳；(5)洗滌、乾燥、粉碎、分級將步驟(4)熱分解所得到的碳酸鎂漿料，通過常規離心分離得到碳酸鎂濾餅，用去離子水洗滌碳酸鎂濾餅至濾餅中的雜質達到要求或低於要求標準，然後再在120～200℃條件下，乾燥0.5～4小時至碳酸鎂的水分符合要求，再將乾燥後的碳酸鎂按出廠要求粉碎、分級即得輕質碳酸鎂成品。
3.按權利要求1或2所述的將鉻渣全部轉化為輕質碳酸鎂和鐵精礦粉的治理與綜合利用方法，其特徵是其中配料過程中採用的水包括本工藝過程中產生的重鎂水熱解母液、輕質碳酸鎂洗水或去離子水；
4.按權利要求2所述的將鉻渣全部轉化為輕質碳酸鎂和鐵精礦粉的治理與綜合利用方法，其特徵是所述的可溶性鉛鹽或鋇鹽包括Pb(NO3)2、Pb(AC)2、Ba(NO3)2或BaCl2。
全文摘要
本發明涉及一種將鉻渣全部轉化為輕質碳酸鎂和鐵精礦粉產品的綜合利用方法。它包括將鉻渣在水相中混合按鉻渣∶水＝1∶10～1∶30配成的鉻渣漿料，並加入鉻渣量的1～5％的FeSO
文檔編號C22B3/00GK1410352SQ0113494
公開日2003年4月16日 申請日期2001年11月16日 優先權日2001年10月8日
發明者王萬平, 張懿, 李佐虎, 齊濤 申請人:中國科學院過程工程研究所